Istruzioni per la Progettazione, l Esecuzione ed il Controllo delle Strutture di Legno

Transcript

1 CNR Commissione di studio per la predisposizione e l analisi di norme tecniche relative alle costruzioni CONSIGLIO NAZIONALE DELLE RICERCHE COMMISSIONE DI STUDIO PER LA PREDISPOSIZIONE E L'ANALISI DI NORME TECNICHE RELATIVE ALLE COSTRUZIONI. Istruzioni per la Progettazione, l Esecuzione ed il Controllo delle Strutture di Legno CNR-DT 206/2007 ROMA CNR 28 novembre 2007 rev. 7 ottobre 2008

2 Proprietà letteraria riservata del Consiglio Nazionale delle Ricerche 1

3 INDICE 1 - PREMESSA SIMBOLOGIA DEFINIZIONI CAMPO D APPLICAZIONE RIFERIMENTI NORMATIVI MATERIALI E PRODOTTI GENERALITÀ Legno massiccio con sezioni rettangolari Legno massiccio con sezioni irregolari Prodotti derivati dal legno Legno strutturale massiccio con giunti a dita Legno lamellare incollato Pannelli a base di legno Pannelli di tavole incrociate Microlamellare (LVL) PROPRIETÀ DEI MATERIALI Resistenze, moduli elastici, massa volumica UMIDITÀ DEL MATERIALE MATERIALI COMPLEMENTARI ADESIVI Adesivi per elementi incollati in stabilimento Adesivi per giunti realizzati in cantiere ELEMENTI MECCANICI DI COLLEGAMENTO NORME DI CALCOLO AZIONI DI CALCOLO E CLASSI DI DURATA DEL CARICO CLASSI DI SERVIZIO E RESISTENZE DI CALCOLO METODI DI ANALISI E DI VERIFICA STATI LIMITE D ESERCIZIO Deformazioni istantanee e finali Scorrimento nelle unioni Norme specifiche per elementi inflessi Vibrazioni STATI LIMITE ULTIMI Verifiche di resistenza Trazione parallela alla fibratura Trazione perpendicolare alla fibratura Compressione parallela alla fibratura Compressione perpendicolare alla fibratura Compressione inclinata rispetto alla fibratura Flessione Tensoflessione Pressoflessione Taglio Torsione

4 Taglio e torsione Verifiche di stabilità Elementi inflessi (Instabilità di trave) Elementi compressi (Instabilità di colonna) Elementi presso-inflessi (Instabilità composta di trave e di colonna) COLLEGAMENTI GENERALITÀ REQUISITI DEI MEZZI DI UNIONE COLLEGAMENTO CON MEZZI DI UNIONE MULTIPLI COLLEGAMENTI CON PIANI DI TAGLIO MULTIPLI FORZE DI CONNESSIONE INCLINATE RISPETTO ALLA FIBRATURA FORZE DI CONNESSIONE ALTERNATE RESISTENZA DI COLLEGAMENTI DI CARPENTERIA RESISTENZA DI COLLEGAMENTI CON MEZZI DI UNIONE METALLICI A GAMBO CILINDRICO Definizioni Collegamenti con mezzi di unione metallici a gambo cilindrico soggetti a sollecitazioni taglianti Generalità Capacita portante di unioni legno-legno e pannello-legno Capacità portante di unioni acciaio-legno Rigidezza della connessione Collegamenti con chiodi Collegamenti con chiodi soggetti a sollecitazioni taglianti Generalità Unioni legno-legno con chiodi Unioni pannello-legno con chiodi Unioni acciaio-legno con chiodi Collegamenti con chiodi soggetti a sollecitazioni assiali Connessioni con chiodi soggette a sollecitazioni combinate taglianti ed assiali Collegamenti con cambrette e graffe Collegamenti con bulloni Collegamenti con bulloni soggette a sollecitazioni taglianti Generalità Unioni legno-legno e acciaio-legno Unioni pannello-legno Collegamenti con bulloni soggetti a sollecitazioni assiali Collegamenti con bulloni soggetti a sollecitazioni combinate taglianti ed assiali Collegamenti con spinotti metallici Collegamenti con viti Collegamenti con viti soggette a sollecitazioni taglianti Collegamenti con viti soggette a sollecitazioni assiali Collegamenti con viti soggette a sollecitazioni combinate taglianti ed assiali Disposizioni costruttive per collegamenti realizzati con mezzi di unione metallici a gambo cilindrico Generalità Chiodi Bulloni e rondelle Spinotti Viti RESISTENZA DI COLLEGAMENTI REALIZZATI CON MEZZI DI UNIONE SPECIALI DI TIPO AD ANELLO, A CAVIGLIA, O A PIASTRA DENTATA

5 Generalità Collegamenti con mezzi di unione ad anello o a caviglia soggette a sollecitazioni taglianti Calcolo della capacità portante Spaziature Numero efficace Collegamenti con mezzi di unione a piastra dentata soggetti a sollecitazioni taglianti Calcolo della capacità portante Spaziature Numero efficace RESISTENZA DI COLLEGAMENTI CON ELEMENTI DI ACCIAIO INCOLLATI Generalità Resistenza di collegamenti con barre incollate Generalità Collegamenti con barre soggette a sollecitazione parallela al proprio asse Unioni con barre soggette a sollecitazione tagliante Verifiche di esercizio per barre incollate sollecitate a taglio Unioni con barre soggette a sollecitazioni combinate Resistenza di connessioni con piastre metalliche incollate Generalità Resistenza caratteristica Disposizioni costruttive RIGIDEZZA DELLE UNIONI RESISTENZA E RIGIDEZZA DI CONNESSIONI TRAVE-SOLETTA IN C.A Generalità Resistenza e rigidezza di connessioni con spinotti Resistenza e rigidezza di connessioni realizzate con denti di calcestruzzo Resistenza e rigidezza di connessioni realizzate con altri sistemi Deformabilità della trave mista legno-calcestruzzo ELEMENTI STRUTTURALI TRAVI DI FORMA PARTICOLARE Travi ad altezza variabile e travi curve Travi a semplice rastremazione Travi a doppia rastremazione Travi curve TRAVI CON INTAGLI O RASTREMAZIONI D ESTREMITÀ TRAVI CON FORATURE D ANIMA ELEMENTI STRUTTURALI COMPOSTI Travi composte con connessioni meccaniche Travi incollate Travi incollate con anime sottili Travi incollate con ali sottili Colonne composte SISTEMI STRUTTURALI TRAVATURE RETICOLARI TELAI Telai a nodi fissi

6 Telai a nodi spostabili ARCHI DIAFRAMMI E CONTROVENTAMENTI Diaframmi Diaframmi per tetti e solai Diaframmi per pareti Controventamenti Generalità Aste rettilinee compresse Travi inflesse Sistemi di travi parallele (ad anima piena o travature reticolari) ROBUSTEZZA DURABILITA REQUISITI DI DURABILITÀ NATURALE DEI MATERIALI DERIVATI DAL LEGNO RESISTENZA ALLA CORROSIONE COMPORTAMENTO AL FUOCO GENERALITÀ RESISTENZA DI UN ELEMENTO LIGNEO ESPOSTO AL FUOCO RESISTENZA DI UN COLLEGAMENTO ESPOSTO AL FUOCO REGOLE PRATICHE DI ESECUZIONE CONTROLLI ESAME DEL PROGETTO CONTROLLO SULLA PRODUZIONE E SULLA ESECUZIONE PROVE DI CARICO APPENDICE A RESISTENZE DI CALCOLO APPENDICE B STATI LIMITE DI ESERCIZIO APPENDICE C - PROFILI PRESTAZIONALI DEI MATERIALI APPENDICE D - STRUTTURE ESISTENTI APPENDICE E - NORMATIVA DI RIFERIMENTO

7 CNR-DT 206/ PREMESSA Con il presente documento il CNR, per il tramite della propria Commissione di studio per la predisposizione e l'analisi di norme tecniche relative alle costruzioni, intende fornire un contributo tecnico di supporto agli ingegneri impegnati nelle varie fasi della progettazione di strutture di legno, in linea con le conoscenze più avanzate del settore. Nel testo si è cercato di cogliere al meglio l esperienza maturata a livello internazionale nello specifico ambito normativo, senza perdere di vista le singolari caratteristiche della realtà italiana. Il documento risulta in accordo con le prescrizioni contenute nell Eurocodice 5 e nell Eurocodice 8; anche le prescrizioni contenute nelle raccomandazioni di prodotto che si sono susseguite a livello nazionale negli ultimi anni possono essere adottate per quanto compatibili con il presente documento. Particolare attenzione va tuttavia posta al caso in cui l utilizzo delle formulazioni, calibrate nel rispetto dell impostazione della sicurezza definita in ambito europeo, venga riferito ad altri livelli di sicurezza. L approccio seguito è quello del metodo semiprobabilistico agli stati limite. Il documento è frutto della spontanea collaborazione di un gruppo aperto di specialisti e di operatori del settore basata, com è tradizione nel nostro paese, sull ampia discussione del comune patrimonio di conoscenze e di esperienze scientifiche e tecniche. Si richiama esplicitamente all attenzione del lettore la circostanza che le Istruzioni, per loro genesi e natura, non sono norme cogenti, ma rappresentano soltanto un ausilio offerto ai tecnici impegnati nella progettazione delle strutture di legno. A Loro è comunque lasciata la responsabilità finale delle scelte operate. Il documento è stato sottoposto a inchiesta pubblica nel periodo dicembre aprile A seguito di essa sono state apportate integrazioni e modifiche per riorganizzare e migliorare l impostazione dei vari argomenti. Si ringraziano quanti, hanno attivamente contribuito a questo lavoro non solo dal mondo accademico e della ricerca ma anche da quello dell industria e della professione SIMBOLOGIA Si riporta di seguito il significato dei principali simboli utilizzati nel documento. Lettere romane maiuscole A d azione eccezionale di calcolo A d,fi valore di progetto delle azioni nella situazione d incendio A ef sezione efficace della barra di acciaio C rigidezza dei supporti elastici per aste compresse E 0,05 valore caratteristico del modulo elastico E 0,mean valore medio del modulo elastico E 90,mean valore medio del modulo elastico perpendicolare alla fibratura F 90,Rd resistenza di progetto per spacco F ax,d valore di calcolo della azione assiale sul mezzo d unione F ax,rd valore di calcolo della resistenza ad estrazione del mezzo d unione ROMA CNR 28 novembre 2007 rev. 7 ottobre 2008

8 F ax,r valore caratteristico della resistenza ad estrazione del mezzo d unione F ax,,r valore caratteristico della resistenza ad estrazione del mezzo d unione rispetto all angolo F c,d forza di calcolo di compressione F c,90,d forza di calcolo di compressione perpendicolare alla fibratura F d azione di calcolo F d forza stabilizzante di calcolo F t, d forza di calcolo di trazione F t,90,d forza di calcolo di trazione perpendicolare alla fibratura F v, d aliquota tagliante perpendicolare alla fibratura F v,0,r valore caratteristico della resistenza tagliante del connettore parallelo alla fibratura F v,d valore di calcolo azione tagliante sul mezzo d unione F v,rd valore di calcolo della resistenza tagliante del mezzo d unione F v,r valore caratteristico della resistenza tagliante del mezzo d unione F v,,r valore caratteristico della resistenza tagliante del connettore inclinato rispetto alla fibratura G 0.05 valore caratteristico del modulo elastico tangenziale G valore caratteristico dell azione permanente G mean valore medio del modulo elastico tangenziale I momento d inerzia flessionale I tor momento d inerzia torsionale K ser modulo di scorrimento istantaneo per le unioni L luce o lunghezza M ap,d momento flettente di calcolo nella zona d apice M crit momento flettente critico per instabilità di trave M d momento flettente di calcolo M y, valore caratteristico del momento di snervamento del mezzo d unione N d azione assiale di calcolo Q valore caratteristico dell azione variabile R d,fi valore di progetto delle resistenze nella situazione d incendio V volume V 0 volume di riferimento V b volume totale della trave V d taglio di calcolo W modulo di resistenza X d valore di calcolo della proprietà del materiale valore caratteristico della proprietà del materiale X Lettere romane minuscole a lunghezza campate a 1, a 2, a 3, a 4 spaziature e distanze dei mezzi d unione b larghezza della sezione b c,eff larghezza di ala collaborante b eff larghezza efficace b w larghezza dell anima d diametro del connettore o del mezzo d unione d 1 diametro del foro centrale di connettore speciale d c diametro del connettore speciale d char profondità di carbonizzazione residua d ef diametro efficace del mezzo d unione d ef profondità di carbonizzazione efficace diametro della testa del chiodo d h 7

9 d R diametro della rondella f ax, valore caratteristico della resistenza a estrazione della punta f ax,, valore caratteristico della resistenza a estrazione della punta rispetta all angolo f c,0,d valore di calcolo della resistenza a compressione parallela alla fibratura f c,0, valore caratteristico della resistenza a compressione parallela alla fibratura f c,90,d valore di calcolo della resistenza a compressione perpendicolare alla fibratura f c,90, valore caratteristico della resistenza a compressione perpendicolare alla fibratura f c,,d valore di calcolo della resistenza a compressione inclinata rispetto alla fibratura f c,, valore caratteristico della resistenza a compressione inclinata rispetto alla fibratura f h,0, valore caratteristico della resistenza a rifollamento parallela alla fibratura f h, valore caratteristico della resistenza a rifollamento f h,, valore caratteristico della resistenza a rifollamento inclinata rispetto alla fibratura f head, valore caratteristico della resistenza alla penetrazione della testa nell elemento f m,d valore di calcolo della resistenza a flessione f m,d valore di calcolo della resistenza a flessione f m, valore caratteristico della resistenza a flessione f r,d valore di calcolo della resistenza a taglio per rotolamento delle fibre f t,0,d valore di calcolo della resistenza a trazione parallela alla fibratura f t,0, valore caratteristico della resistenza a trazione parallela alla fibratura f t,90,d valore di calcolo della resistenza a trazione perpendicolare alla fibratura f t,90, valore caratteristico della resistenza a trazione perpendicolare alla fibratura f u, valore caratteristico della resistenza ultima dell acciaio f v,d valore di calcolo della resistenza a taglio f v,g,d valore di calcolo della resistenza della linea di incollaggio con la superficie legnosa f v,g, valore caratteristico della resistenza della linea di incollaggio con la superficie legnosa f y,d valore di calcolo della tensione di snervamento dell acciaio h altezza della sezione h ef altezza della sezione intagliata h f altezza dell ala h f,c altezza dell ala compressa h f,t altezza dell ala tesa h w altezza dell anima i interasse coefficiente crit,c coefficiente di correzione per instabilità di colonna crit,m coefficiente di correzione per instabilità di trave def coefficiente di deformazione dis coefficiente di distribuzione h coefficiente moltiplicativo delle resistenze m coefficiente di ridistribuzione delle tensioni mod coefficiente di correzione della resistenza mod,fi coefficiente di correzione della resistenza in condizioni d incendio sh coefficiente di forma per torsione vol coefficiente di volume l luce o lunghezza l ad lunghezza di incollaggio della barra di acciaio l ax profondità di infissione della parte filettata l ef lunghezza efficace dell appoggio l eff lunghezza efficace della trave m numero di campate 8

10 CNR-DT 206/2007 n n ef q d q s r s s eq s max s min t t 1, t 2 t 1, t 2 t pen t v u 0 u dif u fin u in u ist u net w w pl numero dei mezzi d unione su una fila numero efficace dei mezzi d unione carico uniformemente distribuito convenzionale valore caratteristico di riferimento del carico della neve al suolo raggio di curvatura gioco foro bullone passo equivalente dei connettori passo massimo dei connettori passo minimo dei connettori spessore altezze d intaglio spessori elementi lunghezza di infissione della punta profondità d intaglio controfreccia deformazione differita deformazione finale deformazione iniziale deformazione istantanea deformazione flessionale netta coefficiente di correzione larghezza del mezzo d unione a piastra metallica Lettere greche minuscole angolo di inclinazione parametri per la valutazione della larghezza collaborante 0 velocità ideale di carbonizzazione c coefficiente di imperfezione g coefficiente parziale per azioni permanenti m coefficiente parziale per le resistenze del materiale m,fi coefficiente parziale in situazione di incendio q coefficiente parziale per azioni variabili snellezza di colonna rel,c snellezza relativa di colonna rel,m snellezza relativa di trave valore caratteristico della massa volumica m valore medio della massa volumica c,0,d tensione normale di calcolo a compressione parallela alla fibratura c,90,d tensione normale di calcolo a compressione perpendicolare alla fibratura c,crit tensione normale critica per compressione c,,d tensione normale di calcolo a compressione inclinata rispetto alla fibratura f,c tensione normale di compressione nell ala f,t tensione normale di trazione nell ala m,crit tensione normale critica per flessione m,d tensione normale di calcolo a flessione m,,d tensione normale di calcolo a flessione su un bordo rastremato t,0,d tensione normale di calcolo a trazione parallela alla fibratura tensione normale di calcolo a trazione perpendicolare alla fibratura t,90,d 9

11 tensione normale di compressione nell anima tensione normale di trazione nell anima tensione tangenziale di calcolo per taglio tensione tangenziale di calcolo all incollaggio ala anima tensione tangenziale di calcolo per torsione coefficienti di combinazione delle azioni w,c w,t d mean,d tor,d DEFINIZIONI Spinotto: barra cilindrica a sezione circolare, usualmente di acciaio (ma può anche essere di altro metallo, legno oppure materiale sintetico), inserita in una sede pre-forata ed usata per trasmettere carichi perpendicolari all'asse dello spinotto. Umidità del legno: la massa dell acqua contenuta nel legno, espressa come percentuale della massa anidra di quest'ultimo. Umidità di equilibrio del legno: valore di umidità al quale il legno non assume o perde umidità in un dato ambiente. Punto di saturazione: stato di un elemento di legno nel quale le pareti cellulari sono sature di umidità, ma non vi è acqua nelle cavità cellulari. Dimensione geometrica: ai fini strutturali la dimensione geometrica è quella netta degli elementi alle condizioni di umidità specificate e al grado di finitura superficiale previsti a progetto. Ad essa vengono riferiti gli scostamenti, che idealmente devono essere uguali a zero. Legno lamellare incollato: prodotto costituito da tre o più strati di segati con fibratura approssimativamente parallela, incollati tra loro. LVL (Laminated Veneer Lumber): prodotto ottenuto da sovrapposizione di sfogliati incollati a fibratura parallela o incrociata. Legno massiccio: legno segato o lavorato, senza la presenza di giunti incollati. Legno giuntato (a dita): elemento di legno costituito da due o più elementi di sezione simile incollati in corrispondenza delle loro estremità, mediante giunti a dita. Pannello di tavole incrociate: pannello costituito da pezzi di legno di spessore uniforme incollati assieme sui bordi e, se multistrato, anche sulle facce. Le tavole possono essere assemblate con mezzi di unione meccanici. Pannello di legno compensato (o semplicemente compensato): pannello costituito da un numero usualmente dispari di strati di sfogliato o di tranciato, disposti l uno sopra l altro con le fibre del legno formanti angolo retto ed incollati sotto pressione. Rientra nell uso corrente definire multistrati i pannelli di legno compensato composti da più di 3 strati. Classe di resistenza: profilo unificato a livello europeo di valori caratteristici di resistenza, moduli elastici e massa volumica. In UNI-EN 338 è riportato un sistema di Classi di Resistenza per il legname di Conifere e di Pioppo, ed altro sistema per il legname di Latifoglie (Pioppo escluso). Categoria: suddivisione cui vengono assegnati i segati classificati secondo la resistenza, conformemente ad una determinata norma. Tipo di legname: materiale al quale si applicano i valori caratteristici. Esso è definito da parametri quali la specie, la provenienza e la categoria. 10

12 2 - CAMPO D APPLICAZIONE Formano oggetto delle presenti istruzioni le opere costituite da strutture portanti realizzate con elementi di legno strutturale (legno massiccio: segato, squadrato, tondo) o con elementi strutturali a base di legno (legno lamellare incollato, pannelli a base di legno) assemblati con adesivi oppure con mezzi di unione meccanici, in opere di ingegneria civile, ad eccezione delle opere oggetto di una regolamentazione specifica. Nelle istruzioni si prendono in esame i requisiti di resistenza meccanica, comportamento in esercizio e durabilità delle strutture. Gli aspetti esecutivi sono trattati nella misura atta a garantire che la qualità dei materiali da costruzione e dei prodotti, e il livello della lavorazione in cantiere siano conformi alle ipotesi di progettazione. Le istruzioni valgono anche per le verifiche di strutture esistenti purché si provveda alla corretta valutazione delle caratteristiche del legno e, in particolare, degli eventuali stati di degradamento. 3 - RIFERIMENTI NORMATIVI Per tutti i riferimenti e rimandi ad altre norme e istruzioni italiane vigenti nonché a norme europee EN e progetti di norme europei pren, vale l ultima edizione della norma o prescrizione alla quale si fa riferimento. I dati sulle azioni, le loro combinazioni, i coefficienti di sicurezza, le caratteristiche dei materiali da considerare nei calcoli sono quelli di cui alle vigenti norme tecniche. 4 - MATERIALI E PRODOTTI GENERALITÀ Il contenuto delle presenti istruzioni si applica al legno massiccio, al legno lamellare e ai prodotti a base di legno per usi strutturali, classificato secondo la resistenza, prima della messa in opera. I materiali e prodotti derivati dal legno per usi strutturali considerati nelle seguenti istruzioni sono: legno massiccio con sezioni rettangolari; legno massiccio con sezioni irregolari; legno lamellare incollato; legno massiccio con giunti a dita; pannelli a base di legno: pannelli di compensato; pannelli di scaglie orientate (OSB); pannelli di particelle (truciolare); pannelli di fibre ad alta densità; pannelli di fibre a media densità (MDF); pannelli di tavole incrociate; microlamellare (LVL) Legno massiccio con sezioni rettangolari Gli elementi strutturali di legno massiccio a sezione rettangolare devono essere conformi alla UNI EN Tutto il legname massiccio per usi strutturali deve essere classificato secondo la resistenza, elemento per elemento in dimensioni d uso, prima della sua messa in opera, sulla base di specifiche 11

13 normative conformi alla UNI-EN 14081, a vista o a macchina, al fine di garantire all elemento prestazioni meccaniche minime statisticamente determinate senza necessità di ulteriori prove sperimentali e verifiche, attraverso l assegnazione di un profilo resistente, che raggruppa le proprietà fisico-meccaniche pertinenti, e che definisce la classe del materiale secondo resistenza. Nella norma europea UNI EN 338, si definiscono le classi di resistenza, e i profili resistenti unificati a livello europeo. La classificazione può avvenire assegnando all elemento una Categoria (visuale o a macchina), definita in relazione alla qualità dell elemento stesso con riferimento alla specie legnosa e alla provenienza geografica, sulla base di specifiche prescrizioni normative. Al legname appartenente a una categoria e specie, può essere assegnato uno specifico profilo resistente, utilizzando le regole di classificazione previste in funzione della provenienza. Per legnami di provenienza italiana, la norma UNI (Parte 1 e 2) fornisce le regole di classificazione e una serie di profili resistenti, che possono essere attribuiti a ogni categoria in relazione alla specie legnosa e alla provenienza geografica. Per legnami di provenienza non italiana, le norme UNI EN 1912 e UNI EN 338 forniscono le tabelle di attribuzione alle classi di resistenza, in base alla specie, alla provenienza ed alla classificazione effettuata secondo la normativa valida nel paese di provenienza, ed i relativi profili prestazionali. In generale è possibile definire il profilo resistente di un elemento strutturale anche sulla base dei risultati documentati di prove sperimentali, in conformità a quanto disposto nella UNI EN 384 (o normativa riconosciuta equivalente, per legname di provenienza non Europea). Ad ogni tipo di legno può essere assegnata una classe di resistenza se i suoi valori caratteristici di resistenza a flessione e massa volumica, nonché il modulo elastico, rispettano i valori corrispondenti a quella classe. Le prove sperimentali per la determinazione di massa volumica, resistenza a flessione e modulo elastico devono essere eseguite in maniera da produrre gli stessi tipi di effetti delle azioni alle quali il materiale sarà presumibilmente soggetto nella struttura. Per tipi di legname non inclusi in normative vigenti (emanate da CEN o da UNI), e per i quali sono disponibili dati ricavati su provini piccoli e netti, è ammissibile la determinazione dei parametri di cui sopra sulla base di confronti con specie legnose incluse in tali normative, in conformità al paragrafo 6 della UNI EN Legno massiccio con sezioni irregolari In aggiunta a quanto prescritto per il legno massiccio, per quanto applicabile, le travi uso Fiume e uso Trieste o altre travi con analoghe forme di lavorazione che comportino smussi o sezioni diverse lungo l asse longitudinale dell elemento, devono essere prodotte e classificate in base alla resistenza in conformità a specifiche normative di comprovata validità. In assenza di specifiche prescrizioni, per quanto riguarda la classificazione del materiale, si potrà fare riferimento a quanto previsto per gli elementi a sezione rettangolare, senza considerare le prescrizioni sugli smussi e sulla variazione della sezione trasversale, purché nel calcolo si tenga conto dell effettiva geometria delle sezioni trasversali. 12

14 Prodotti derivati dal legno Legno strutturale massiccio con giunti a dita In aggiunta a quanto prescritto per il legno massiccio, gli elementi di legno strutturale con giunti a dita a tutta sezione devono essere conformi alle UNI EN 385 e, laddove pertinente, nella UNI EN 387. I prodotti massicci tipo bilama e trilama, che - se utilizzati come trave inflessa - presentano, a differenza di quanto avviene per il lamellare, il piano di laminazione parallelo al piano di sollecitazione, devono essere conformi alle UNI EN 385 e UNI EN 338. La determinazione delle caratteristiche di resistenza del giunto a dita dovrà basarsi sui risultati di prove eseguite in maniera da produrre gli stessi tipi di effetti delle azioni alle quali il giunto sarà presumibilmente soggetto nella struttura. Elementi in legno strutturale massiccio con giunti a dita non possono essere usati per opere in classe di servizio Legno lamellare incollato Gli elementi strutturali di legno lamellare incollato debbono essere prodotti conformemente alla UNI-EN L attribuzione degli elementi strutturali di legno lamellare ad una delle classi di resistenza previste dalla UNI-EN 1194 può essere effettuata sulla base delle proprietà delle lamelle o direttamente sulla base dei risultati di prove sperimentali, secondo le UNI-EN 384, UNI-EN 408 e UNI-EN Le dimensioni delle singole lamelle dovranno rispettare i limiti per lo spessore e per l area della sezione trasversale indicati nella UNI-EN 386. I giunti a dita "a tutta sezione" tra due elementi devono essere conformi alla UNI-EN 387. Essi non possono essere usati per elementi strutturali da porre in opera nella Classe di Servizio 3, quando la direzione della fibratura cambi in corrispondenza del giunto Pannelli a base di legno I pannelli a base di legno per uso strutturale devono essere conformi alle specifiche normative europee pertinenti: Compensato UNI EN 636 Pannelli di scaglie orientate (OSB) UNI EN 300 Pannello di particelle (truciolare) UNI EN 312 Pannelli di fibre, alta densità UNI EN 622 Pannelli di fibre, media densità (MDF) UNI EN 622 I valori caratteristici di resistenza e di rigidezza sono indicati nella UNI EN (per pannelli OSB, pannelli di particelle e pannelli di fibra) oppure indicati nella UNI EN (per i pannelli di legno compensato) con riferimento alla UNI EN 1072, determinati secondo il metodo descritto nella UNI EN Pannelli di tavole incrociate I pannelli di tavole incrociate di produzione industriale, costituiti da più strati di tavole uniti tra loro mediante incollaggio con adesivi strutturali oppure con mezzi meccanici di unione conformi alle norme vigenti, possono essere utilizzati, in assenza di specifica normativa, solo se conformi ad uno 13

15 specifico benestare tecnico rilasciato da competenti autorità tecniche di uno dei paesi membri del CEN. In tal caso i valori dei parametri necessari per la progettazione possono essere ricavati dal relativo benestare tecnico Microlamellare (LVL) Gli elementi strutturali in microlamellare con strati anche incrociati possono essere di tipo lineare (travi) o di tipo bidimensionale (pannelli). Essi possono essere utilizzati solo se rispondenti alla norma europea UNI EN PROPRIETÀ DEI MATERIALI Resistenze, moduli elastici, massa volumica Si definiscono valori caratteristici di resistenza di un tipo di legno i valori del frattile al 5% della distribuzione delle resistenze, ottenuti sulla base dei risultati di prove sperimentali effettuate con una durata di 300 secondi su provini all'umidità di equilibrio del legno corrispondente alla temperatura di 20 C ed umidità relativa dell'aria del 65%. Per il modulo elastico, si fa riferimento sia ai valori caratteristici corrispondenti al frattile al 5% sia ai valori medi, ottenuti nelle stesse condizioni di prova sopra specificate. Si definisce massa volumica caratteristica il valore del frattile al 5% della relativa distribuzione, con massa e volume misurati in condizioni di umidità di equilibrio del legno alla temperatura di 20 C ed umidità relativa dell'aria del 65%. Il progetto e la verifica, secondo le presenti Istruzioni, di strutture realizzate con legno massiccio, lamellare o con prodotti per uso strutturale derivati dal legno, richiedono la conoscenza dei valori di resistenza, modulo elastico e massa volumica costituenti il profilo resistente, che deve comprendere almeno quanto riportato nella Tabella 4-1 Tabella 4-1-Profilo resistente del legno massiccio e dei prodotti strutturali derivati dal legno Proprietà di resistenza Proprietà di modulo elastico Massa volumica Massa Modulo elastico Flessione f m, E parallelo medio ** 0,mean volumica caratteristica Trazione parallela Trazione perpendicolare Compressione parallela Compressione perpendicolare Taglio f t,0, f t,90, f c,0, f c,90, f v, Modulo elastico parallelo caratteristico Modulo elastico perpendicolare medio ** Modulo elastico tangenziale medio ** * La massa volumica media può non essere dichiarata. ** Il pedice mean può essere abbreviato con m E 0,05 E 90,mean G mean Massa volumica media *,** mean 14

16 I valori indicati nei profili resistenti possono essere introdotti nei calcoli come valori massimi per le grandezze cui si riferiscono. Per il legno massiccio, i valori caratteristici di resistenza, desunti da indagini sperimentali, sono riferiti a dimensioni standardizzate del provino secondo le norme pertinenti. In particolare, per la determinazione della resistenza a flessione l altezza della sezione trasversale del provino è pari a 150mm, mentre per la determinazione della resistenza a trazione parallela alla fibratura, il lato maggiore della sezione trasversale del provino è pari a 150mm. Di conseguenza, per elementi di legno massiccio sottoposti a flessione o a trazione parallela alla fibratura che presentino rispettivamente una altezza o il lato maggiore della sezione trasversale inferiore a 150mm, i valori caratteristici f m, e f t,0,, indicati nei profili resistenti, possono essere incrementati tramite il coefficiente moltiplicativo h, così definito: h min. 150 h 0,2 ; 1,3 (4.1) essendo h, in millimetri, l'altezza della sezione trasversale dell'elemento inflesso oppure il lato maggiore della sezione trasversale dell'elemento sottoposto a trazione. Per il legno lamellare incollato i valori caratteristici di resistenza, desunti da indagini sperimentali, sono riferiti a dimensioni standardizzate del provino secondo le norme pertinenti. In particolare, per la determinazione della resistenza a flessione l altezza della sezione trasversale del provino è pari a 600mm, mentre per la determinazione della resistenza a trazione parallela alla fibratura, il lato maggiore della sezione trasversale del provino è pari a 600mm. Di conseguenza, per elementi di legno lamellare sottoposti a flessione o a trazione parallela alla fibratura che presentino rispettivamente una altezza o il lato maggiore della sezione trasversale inferiore a 600mm, i valori caratteristici f m, e f t,0,, indicati nei profili resistenti, possono essere incrementati tramite il coefficiente moltiplicativo h, così definito: (4.2) h min. 600 h 0,1 ; 1,1 essendo h, in millimetri, l'altezza della sezione trasversale dell'elemento inflesso oppure il lato maggiore della sezione trasversale dell'elemento sottoposto a trazione UMIDITÀ DEL MATERIALE Il legno, di norma, dovrà essere fornito equilibrato a un umidità il più vicino possibile a quella appropriata alle condizioni ambientali in cui si troverà nell opera finita. In casi eccezionali si potrà accettare durante la posa in opera una maggiore umidità del materiale, purché sia assicurata al legno la possibilità di un successivo asciugamento, fino a raggiungere l umidità prevista in fase progettuale. In tal caso si dovrà comunque verificare che le conseguenti variazioni dimensionali (ritiro e rigonfiamento) non siano di pregiudizio per l opera stessa, in relazione a stati di coazione inammissibili per il materiale, e comunque nei confronti delle verifiche di resistenza e delle verifiche di deformabilità. Si dovrà comunque prestare particolare attenzione ad assicurare un rapido asciugamento dell elemento, anche con riferimento ai problemi di durabilità. 15

17 5 - MATERIALI COMPLEMENTARI ADESIVI Gli adesivi per usi strutturali devono produrre unioni aventi resistenza e durabilità tali che l efficienza dell'incollaggio sia conservata, nella classe di servizio assegnata, durante tutta la vita prevista della struttura Adesivi per elementi incollati in stabilimento Gli adesivi fenolici ed amminoplastici debbono soddisfare le specifiche della UNI EN 301. In attesa di una specifica normativa, gli adesivi di natura chimica diversa debbono soddisfare le specifiche della UNI EN 301 e, in aggiunta, dimostrare un comportamento allo scorrimento viscoso non peggiore di quello di un adesivo fenolico od amminoplastico approvato secondo UNI EN 301, tramite idonee prove comparative Adesivi per giunti realizzati in cantiere In attesa di una specifica normativa europea, gli adesivi utilizzati in cantiere (per i quali non sono rispettate le prescrizioni di cui alle UNI EN 301) debbono essere testati in conformità ad idoneo protocollo di prova, per dimostrare che la resistenza a taglio del giunto non sia minore di quella del legno, nelle medesime condizioni previste nel protocollo di prova ELEMENTI MECCANICI DI COLLEGAMENTO Tutti gli elementi di unione che fanno parte di particolari di collegamento (metallici e non metallici, quali spinotti, chiodi, viti, piastre ecc...) dovranno rispettare le normative vigenti per la categoria di appartenenza. 6 - NORME DI CALCOLO AZIONI DI CALCOLO E CLASSI DI DURATA DEL CARICO Le azioni sulla costruzione devono essere cumulate in modo da determinare le condizioni di carico più gravose ai fini delle singole verifiche, tenendo conto della probabilità ridotta d intervento simultaneo di tutte le azioni con i rispettivi valori più sfavorevoli, come specificato nella Norma Tecnica vigente. La presenza di stati di precompressione deve essere considerata con cautela e, se possibile, evitata a causa di fenomeni viscosi del materiale molto pronunciati per tali stati di sollecitazione, sia nel caso di compressione parallela alla fibratura ma, soprattutto, per il caso di compressione ortogonale alla fibratura. Le azioni di calcolo devono essere assegnate ad una delle classi di durata del carico elencate nella Tabella 6-1. Le classi di durata del carico si riferiscono a un carico costante attivo per un certo periodo di tempo nella vita della struttura. L ordine di grandezza della durata del tipo di carico è legato alla durata cumulata di esso. Per durata cumulata si intende la somma dei tempi anche non continuativi durante i quali quel carico agisce sulla struttura con un intensità significativa. Per un azione variabile la classe appropriata deve essere determinata in funzione dell interazione fra la variazione temporale tipica del carico nel tempo e le proprietà reologiche dei materiali. 16

18 Tabella 6-1-Classi di durata del carico Classe di durata del carico Durata del carico Permanente più di 10 anni Lunga durata 6 mesi -10 anni Media durata 1 settimana 6 mesi Breve durata meno di 1 settimana Istantaneo -- Per esempio, ai fini del calcolo, si può assumere quanto segue: il peso proprio e i carichi non rimovibili durante il normale esercizio della struttura appartengono alla classe di durata permanente; i carichi permanenti suscettibili di cambiamenti durante il normale esercizio della struttura e i sovraccarichi variabili relativi a magazzini e depositi appartengono alla classe di lunga durata; i sovraccarichi variabili di abitazione e di uffici in generale appartengono alla classe di media durata; il sovraccarico da neve riferito al suolo q s, calcolato in uno specifico sito ad una certa altitudine, è da considerarsi di breve durata; l azione del vento e le azioni eccezionali appartengono per lo più alla classe di durata istantanea CLASSI DI SERVIZIO E RESISTENZE DI CALCOLO Ai fini dell assegnazione dei valori di calcolo per le proprietà del materiale a partire dai valori caratteristici, e del calcolo delle deformazioni in condizioni ambientali definite, le strutture (o parti di esse) devono essere assegnate ad una delle tre classi di servizio elencate in Tabella 6-2. Tabella 6-2-Classi di servizio Classe di servizio 1 È caratterizzata da un'umidità del materiale in equilibrio con l ambiente a una temperatura di 20 C e un'umidità relativa dell'aria circostante che non superi il 65% se non per poche settimane all'anno. Classe di servizio 2 É caratterizzata da un umidità del materiale in equilibrio con l ambiente a una temperatura di 20 C e un'umidità relativa dell'aria circostante che superi l'85% solo per poche settimane all'anno. Classe di servizio 3 E caratterizzata da umidità più elevata di quella della classe di servizio 2. A scopo esemplificativo, si possono indicare: nella classe di servizio 1 l'umidità media nella maggior parte dei legni di conifere normalmente non eccede il 12%; nella classe di servizio 2 l'umidità media nella maggior parte dei legni di conifere normalmente non eccede il 20%; nella classe di servizio 3: rientrano tutti i legnami in condizioni climatiche che comportano umidità più elevate di quelle della classe di servizio 2. In questa classe possono rientrare i materiali legnosi per i quali non sono disponibili dati attendibili. 17

19 Il valore di calcolo X d di una proprietà del materiale (o della resistenza di un collegamento) viene calcolato mediante la relazione: X mod X d (6.1) m nella quale: X è il valore caratteristico della proprietà del materiale, come specificato al punto (o della resistenza del collegamento, come specificato al punto B.7). Il valore caratteristico X può anche essere determinato mediante prove sperimentali sulla base di prove svolte in condizioni definite dalle norme EN pertinenti; m è il coefficiente parziale di sicurezza relativo al materiale (Appendice A - Tabella 16-1); mod è il coefficiente di correzione che tiene conto dell'effetto, sui parametri di resistenza, sia della durata del carico sia dell umidità della struttura (Appendice A - Tabella 16-2). Se una combinazione di carico comprende azioni appartenenti a differenti classi di durata del carico si dovrà scegliere un valore di mod che corrisponde all azione di minor durata METODI DI ANALISI E DI VERIFICA Le strutture di legno devono essere progettate secondo i metodi della scienza e tecnica delle costruzioni, per i carichi definiti dalle norme vigenti seguendo il metodo di verifica della sicurezza agli stati limite. Le verifiche dovranno essere condotte nei riguardi sia degli stati limite di esercizio che degli stati limite ultimi. L analisi della struttura si può effettuare nell ipotesi di comportamento elastico lineare dei materiali e dei collegamenti, considerando i valori pertinenti (medi o caratteristici) del modulo elastico dei materiali e della rigidezza delle unioni in funzione dello stato limite e del tipo di verifica considerati. I calcoli devono essere svolti introducendo appropriate schematizzazioni e, se necessario, supportati da prove. Lo schema deve essere sufficientemente accurato per simulare con ragionevole precisione il comportamento strutturale della costruzione, anche in relazione alle modalità costruttive previste. Nell analisi globale della struttura, in quella dei sistemi di controvento e nel calcolo delle membrature si deve tener conto delle imperfezioni geometriche e strutturali. A tal fine possono adottarsi adeguate imperfezioni geometriche equivalenti, il valore delle quali può essere reperito in normative di comprovata validità. Per quelle tipologie strutturali in grado di ridistribuire le azioni interne, anche grazie alla presenza di giunti di adeguata duttilità, si può ricorrere a metodi di analisi non lineari. In presenza di giunti meccanici si deve, di regola, considerare l influenza della deformabilità degli stessi. Per tutte le strutture, in particolare per quelle composte da parti con diverso comportamento reologico, le verifiche, per gli stati limite ultimi e di esercizio, devono essere effettuate sia nello stato iniziale (tempo zero) che in quello finale (tempo infinito). I progetti dovranno essere completi di relazioni, rappresentazioni grafiche, calcoli ed altri documenti (anche per quelli eseguiti con metodi di calcolo automatico, nei quali dovranno specificarsi con chiarezza le ipotesi ed i valori prodotti nei programmi di calcolo) nel rispetto delle prescrizioni previste per le altre opere di ingegneria strutturale. 18

20 6.4 - STATI LIMITE D ESERCIZIO Deformazioni istantanee e finali Le deformazioni di una struttura, dovute agli effetti delle azioni, degli stati di coazione, delle variazioni di umidità e degli scorrimenti nelle unioni, devono essere contenute entro limiti accettabili, in relazione sia ai danni che possono essere indotti ai materiali di rivestimento, ai pavimenti, alle tramezzature e, più in generale, alle finiture, sia ai requisiti estetici ed alla funzionalità dell opera. In generale, nella valutazione delle deformazioni delle strutture si deve tener conto della deformabilità tagliante e di quella dei collegamenti. Considerando il particolare comportamento reologico del legno e dei materiali derivati dal legno, si devono valutare sia la deformazione istantanea sia la deformazione a lungo termine. La deformazione istantanea, provocata da una certa condizione di carico, si calcola usando il valore medio dei moduli di elasticità normale e tangenziale del materiale per le membrature ed il valore istantaneo del modulo di scorrimento (K ser ) per le unioni. Il modulo di scorrimento istantaneo, K ser, delle unioni può essere determinato mediante prove sperimentali secondo la EN (dove s corrisponde a K ser ) o può essere calcolato introducendo i parametri caratterizzanti il materiale e l unione come riportato al punto La deformazione a lungo termine può essere calcolata utilizzando i valori medi dei moduli elastici ridotti opportunamente mediante il fattore 1/(1+ def ) per le membrature e utilizzando un valore ridotto con lo stesso fattore del modulo di scorrimento dei collegamenti, dove def è il coefficiente che tiene conto dell'aumento di deformazione nel tempo dovuto all'effetto combinato della viscosità e dell'umidità. Per esso si possono utilizzare i valori riportati in Appendice B - Tabella Pertanto per il calcolo della deformazione iniziale (u in ) occorre valutare la deformazione istantanea con riferimento alla combinazione di carico rara. Per il calcolo della deformazione finale (u fin ) occorre valutare la deformazione a lungo termine per la combinazione di carico quasi permanente e sommare a quest ultima la deformazione istantanea dovuta alla sola aliquota mancante, nella combinazione quasi permanente, del carico accidentale prevalente (da intendersi come il carico variabile di base della combinazione rara). La deformazione finale u fin, si può pertanto valutare come: u fin = u 1,in (1+ def ) + u 21,in (1+ 21 def ) + Σ (i=2 n) 2i u 2i,in (1+ def ) (6.2) dove: u 1,in è la deformazione istantanea del carico permanente u 21,in è la deformazione istantanea del carico accidentale prevalente u 2i,in è la deformazione istantanea della i-esima azione variabile della combinazione In via semplificata la deformazione finale u fin, relativa ad una certa condizione di carico, si può valutare come segue: u fin = u in +u dif (6.2.a) dove: u in è la deformazione iniziale (istantanea), calcolata con riferimento alla combinazione di carico rara; u dif è la deformazione differita che può essere valutata attraverso la relazione: u dif = u' in def (6.3) 19

21 nella quale: u in è la deformazione iniziale (istantanea), calcolata con riferimento alla combinazione di carico quasi permanente; def è il coefficiente riportato nell Appendice B - Tabella Scorrimento nelle unioni Per unioni realizzate con mezzi di unione del tipo a gambo cilindrico e con connettori speciali, il modulo di scorrimento istantaneo K ser per ciascuna sezione resistente a taglio e per singolo mezzo di unione, sotto l'azione dei carichi allo stato limite di esercizio, in mancanza di più accurate determinazioni, può essere ricavato come al punto Lo scorrimento finale dell'unione, pari alla somma dello scorrimento istantaneo e dello scorrimento differito, sarà calcolato con le modalità indicate nel punto Norme specifiche per elementi inflessi La freccia netta, u net, di un elemento inflesso, riferita alla corda congiungente i punti della trave in corrispondenza degli appoggi è data da: dove: u 0 è la controfreccia (qualora presente); u 1 è la freccia dovuta ai soli carichi permanenti; u 2 è la freccia dovuta ai soli carichi variabili. u net = u 1 + u 2 u 0 (6.4) Nei casi in cui sia opportuno limitare la freccia istantanea dovuta ai soli carichi variabili, si raccomanda il seguente valore, a meno che condizioni speciali non impongano altri requisiti: u 2,in L /300 (6.5) dove u 2,in è calcolata a partire dalla combinazione di carico rara. Nei casi in cui sia opportuno limitare la freccia finale, u fin, si raccomanda, a meno che condizioni speciali non impongano altri requisiti: u net,fin L /250 e comunque u 2,fin L /200 (6.6) dove u 2,fin e u net,fin sono calcolate secondo uno dei due metodi presentati nel paragrafo Per gli sbalzi i limiti precedenti devono essere riferiti ad una lunghezza L pari a due volte la lunghezza dello sbalzo stesso. I limiti indicati per la freccia costituiscono solo requisiti indicativi. Limitazioni più severe possono rivelarsi necessarie in casi particolari, ad esempio in relazione ad elementi portati non facenti parte della struttura. Nel caso di impalcati si deve, di regola, verificare la compatibilità della deformazione con la destinazione d uso Vibrazioni Nel progetto devono essere tenuti opportunamente in conto gli effetti prodotti da urti e vibrazioni, ecc., anche al fine di ridurre i disagi per gli utenti, in particolare per strutture aperte al pubblico. 20

22 Nel caso di solai sui quali è previsto un intenso calpestio, salvo ulteriori esigenze specifiche, la frequenza naturale più bassa non dovrà essere inferiore a 6 Hz STATI LIMITE ULTIMI Verifiche di resistenza Per quanto riguarda le verifiche di resistenza (SLU) le tensioni interne si possono calcolare nell ipotesi di conservazione delle sezioni piane e di una relazione lineare tra tensioni e deformazioni fino alla rottura. A causa dell anisotropia del materiale, gli stati tensionali di trazione e compressione devono essere verificati tenendo conto dell'angolo tra direzione della fibratura e direzione della sollecitazione. Oltre alle verifiche di resistenza devono essere eseguite le verifiche necessarie ad accertare la sicurezza della struttura o delle singole membrature nei confronti di possibili fenomeni di instabilità, in particolare per quanto attiene alla instabilità delle aste pressoinflesse e allo svergolamento delle travi inflesse. Per queste verifiche si devono utilizzare i valori caratteristici al frattile 5% per i moduli elastici dei materiali. Le prescrizioni del presente paragrafo si riferiscono alla verifica di resistenza di elementi strutturali di legno massiccio o di prodotti derivati dal legno aventi direzione della fibratura coincidente sostanzialmente con il proprio asse longitudinale e sezione trasversale costante, soggetti a sforzi agenti prevalentemente lungo uno o più assi principali dell elemento stesso (Figura 6-1). Direzione prevalente della fibratura Figura Assi dell elemento Trazione parallela alla fibratura Deve essere soddisfatta la seguente condizione: nella quale: t,0,d f t,0,d (6.7) t,0,d è la tensione di calcolo a trazione calcolata sulla sezione netta; f t,0,d è la resistenza di calcolo a trazione, determinata tenendo conto anche delle dimensioni della sezione trasversale mediante il coefficiente h, definito al punto Nelle giunzioni di estremità si dovrà tener conto dell'eventuale azione flettente indotta dall'eccentricità dell'azione di trazione attraverso il giunto: tali azioni secondarie potranno essere computate, in via approssimata, attraverso una opportuna riduzione della resistenza di calcolo a trazione. 21